Sonde HPT

Pour le profilage hydraulique (Hydraulic Profiling Tool)

• Fournit un profil hydrostatigraphique détaillé.
• Peut être utilisé pour estimer la conductivité électrique dans la zone saturée.
• Enregistre la pression d’injection HPT et la conductivité électrique.
• Mesure la pression hydrostatique et donc la hauteur jusqu’au niveau de la nappe.
• Très simple à apprendre et à utiliser (pour le manuel de l’utilisateur, cliquez ici).
• Interprétation directe et intuitive des profils produits.

Introduction au HPT :

Le HPT est un outil de profilage qui mesure la pression nécessaire à l’injection d’un débit d’eau pendant que la sonde est enfoncée dans le sol. Cette pression d’injection est un excellent indicateur de la perméabilité d‘un sous-sol (Fig. 1). L’outil HPT peut aussi être utilisé pour mesurer la pression hydrostatique à débit nul, ce qui permet la production de graphiques de pression hydrostatique et l’estimation du niveau de la nappe aquifère.

Fig. 1 : un profil HPT classique. Le graphique généré à gauche est la conductivité électrique, celui de droite montre la pression d’injection (abscisse supérieure) et la ligne de pression hydrostatique (abscisse inférieure). Les trois triangles inférieurs représentent des points de mesure de la pression hydrostatique à débit nul et le point d’inflexion sur la ligne hydrostatique est le niveau estimé de la nappe.

La mesure de la pression d’injection du système HPT se fait via un senseur de pression situé juste au-dessus de la sonde HPT (voir Fig. 3). Cette position permet la mesure de la pression d’injection à proximité du port d’injection et exclut ainsi les pertes liées à la friction dans le tuyau de la ligne HPT. Cette position en profondeur est également nécessaire pour les mesures de la pression hydrostatique à la sonde.

Fig. 2 : la sonde HPT est robuste et percussible sous les machines Direct Push de Geoprobe^®. Une sonde HPT standard est munie de 4 contacts électriques pour la mesure de la conductivité électrique, complémentaire aux mesures HPT.

Fig. 3 : Le premier graphique produit par l’outil HPT est le profil de la pression d’injection HPT en fonction de la profondeur (voir Fig. 1 pour un exemple). La pression d’injection se corrèle bien avec la perméabilité d’un sous-sol et contribue à son utilisation première, à savoir un aperçu rapide de l’évolution de la perméabilité en fonction de la profondeur.

D’après ce profil, un consultant expérimenté peut distinguer les zones perméables, les chemins potentiels d’écoulement ou de fuite, les zones qui donneront de l’eau dans les échantillonneurs et/ou les zones plus adéquates pour l’installation de puits d’observation ou de puits de pompage. Les profils HPT sont également utilisés afin de réaliser des coupes transversales du sous-sol (Fig. 4). Cette application puissante du HPT permet au consultant de détecter les zones de perméabilité (ou de confinement) sur un site. Elle permet également la comparaison entre différents endroits de la géologie, basée sur la perméabilité apparente.

Fig. 4 : Coupe transversale élaborée grâce à des profils HPT (lignes noire sur les profils). Les profils HPT sont montrés ici à côté de profils MIP. La ligne en pointillés représente la jonction entre le till glaciaire et les sables et graviers situés au-dessus.

La conductivité hydraulique du sous-sol est estimée à partir de relations empiriques développées pour l’outil. Ces estimations sont accessibles automatiquement via l’utilisation du logiciel de visualisation DI Viewer de Geoprobe^®. Un graphique de la conductivité hydraulique estimée à partir d’un profil HPT est montré à la Fig. 5. Les valeurs de cette estimation peuvent être rapidement transférées vers des modèles de perméabilité hydraulique.

Fig. 5 : Un profil HPT montrant la conductivité hydraulique estimée (à droite). Cette estimation est effectuée automatiquement via le logiciel DI Viewer qui est utilisé pour la revue de profils HPT. La conductivité hydraulique n’est estimée que pour la zone saturée (sous le niveau de la nappe, représenté par le triangle supérieur sur la ligne de la pression hydrostatique absolue).

Le HPT est également utile pour la détection d’intrusions saumâtres ou d’autres liquides hautement conducteurs dans le sol.

Ces eaux saumâtres peuvent provenir par ex. de sites particuliers tels que des gisements ou des lieux de stockage de produits pétroliers. D’autres liquides hautement ioniques susceptibles d’être repérés par cette technique incluent les sels d’épandage et les liquides d’assainissement. La détection de ces produits se fait par l’observation d’une anomalie entre les profils HPT et EC, càd lorsque les valeurs EC augmentent alors que les valeurs HPT suggèrent une zone de plus grande perméabilité. Un exemple d’anomalie est présenté à la Fig. 6.

Fig. 6 : Un exemple de la détection d’intrusions salines ou d’eaux souterraines particulièrement chargées en ions, via l’outil HPT-EC.

Dans cet exemple, la conductivité électrique augmente de la ligne de base jusqu’à des valeurs maximales obtenues entre 15 et 23 pieds (4,6-7,0m) de profondeur. Dans cet intervalle, la pression HPT reste faible, suggérant une zone de plus grande perméabilité. L’augmentation des valeurs EC est causée, dans ce cas-ci, par une augmentation de la teneur en ions de l’eau souterraine, avec des valeurs de la conductance spécifique qui sont plusieurs fois supérieures aux valeurs de fond.

L’allure de la courbe EC dans cet intervalle est également caractéristique d’une contamination saline.

Equipement et outils :

L’équipement requis pour la réalisation de profils HPT est simple (Fig. 7). Le HPT requiert, en plus de l’instrument FI6003 pour l’acquisition des données, le boîtier K6303. Cet instrument inclut la pompe ainsi que la mesure de la pression et du débit requis pour la réalisation de sondages HPT. Les sondes HPT sont disponibles en 1,75 pouce  (44,5 mm) de diamètre (pour utilisation avec des tiges 1,75’’) et en 2,25 pouces (57 mm) de diamètre (pour utilisation avec les tiges 2,25’’). Les diagrammes d’outils pour ces sondes se trouvent sur www.geoprobe.com/hpt-tool-string-diagrams.

Les sondes HPT sont robustes, elles peuvent être percutées par les marteaux des machines Geoprobe^® de type 54,66 ou 78 et peuvent éventuellement être remanufacturées lorsqu’elles sont arrivées en fin de vie.

Fig. 7 : Instruments utilisés pour le HPT.

Le boîtier HPT K6303 (en-dessous) inclut une pompe qui fournit la pression nécessaire à l’injection HPT. L’enregistrement des données et la fonction EC sont effectués par le FI6003, situé au-dessus du boîtier HPT. Les données sont ensuite envoyées vers un ordinateur portable et enregistrées en temps réel.

Niveau d’expertise requis :

Geoprobe^® Environmental Technologies propose des programmes de formation pour tout nouvel opérateur HPT. En général, les personnes déjà familiarisées avec la mise en œuvre des outils Direct Push peuvent utiliser le HPT avec une formation minimale. Dans tous les cas, tout nouvel opérateur doit s’exercer à enfoncer l’outil HPT dans le sol avant de se lancer dans un projet en conditions réelles.

Combinaison de l’outil HPT avec d’autres sondes :

Le HPT est souvent combiné à d’autres technologies DI de Geoprobe^® telles que :

MIP : Le MiHpt est une sonde MIP-HPT combinée. Les informations données par le MIP sont toujours plus utiles lorsque des informations à propos de la perméabilité sont fournies conjointement.

CPT : Le HPT a été utilisé comme substitut des mesures U(2) de pression interstitielle, particulièrement en zones non-saturées. Le HPT est également un indicateur montrant les zones de fuite de barrages et de digues.

Echantillonneur HPT-GWS : Cet outil unique permet à l’utilisateur de faire du HPT et d’arrêter ensuite l’outil dans des intervalles de profondeur pour collecter des échantillons d’eau souterraine.

Plus d’informations au sujet de ces technologies de sondage sont disponibles sur le site internet www.geoprobe.com (http://geoprobe.com/hpt-hydraulic-profiling-tool). Dans chacune des combinaisons, le HPT est l’outil principal pour l’estimation de la perméabilité. Le boîtier K6303 est toujours utilisé dans ces configurations.